• 전기학회논문지P
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• 제63권1호
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• pp.34-39
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• 2014

In cognitive radios, secondary users can use the spectrum exclusively allocated to a primary wireless system if the secondary users detect the spectrum in idle states. Because the secondary users can utilize the idle state of the spectrum, the utilization rate of the spectrum can be improved. The idle states can be detected by using secondary users' sensing schemes. However, the wireless channel environment where secondary users perform the spectrum sensing is not very friendly to secondary users because the signal-to-noise ratio of the received primary signal is very low. Hence, cooperative sensing scheme where more than one secondary user take part in the spectrum sensing is generally used in cognitive radios. In this paper, we investigate the cooperative sensing performance for machine-to-machine communication devices operated by batteries with limited energy. In general, the energy consumed for the spectrum sensing increases as the length of the sensing period and the number of cooperative sensing nodes. Accordingly, even though the total amount of the consumed energy is the same, an energy allocation methodology how to distribute the energy to the sensing period and sensing nodes can achieve the optimum sensing performance, which is numerically analyzed.

• Journal of Communications and Networks
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• 제14권2호
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• pp.188-194
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• 2012

Cognitive networks (CNs) are capable of enabling dynamic spectrum allocation, and thus constitute a promising technology for future wireless communication. Whereas, the implementation of CN will lead to the requirement of an increased energy-arrival rate, which is a significant parameter in energy harvesting design of a cognitive user (CU) device. A well-designed spectrum-sensing scheme will lower the energy-arrival rate that is required and enable CNs to self-sustain, which will also help alleviate global warming. In this paper, spectrum sensing in a multi-user cognitive ad hoc network with a wide-band spectrum is considered. Based on the prospective spectrum sensing, we classify CN operation into two modes: Distributed and centralized. In a distributed network, each CU conducts spectrum sensing for its own data transmission, while in a centralized network, there is only one cognitive cluster header which performs spectrum sensing and broadcasts its sensing results to other CUs. Thus, a wide-band spectrum that is divided into multiple sub-channels can be sensed simultaneously in a distributed manner or sequentially in a centralized manner. We consider the energy consumption for spectrum sensing only of an analog-to-digital convertor (ADC). By formulating energy consumption for spectrum sensing in terms of the sub-channel sampling rate and whole-band sensing time, the sampling rate and whole-band sensing time that are optimal for minimizing the total energy consumption within sensing reliability constraints are obtained. A power dissipation model of an ADC, which plays an important role in formulating the energy efficiency problem, is presented. Using AD9051 as an ADC example, our numerical results show that the optimal sensing parameters will achieve a reduction in the energy-arrival rate of up to 97.7% and 50% in a distributed and a centralized network, respectively, when comparing the optimal and worst-case energy consumption for given system settings.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제12권2호
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• pp.295-309
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• 2016

Spectrum sensing is an essential function that enables cognitive radio technology to explore spectral holes and resourcefully access them without any harmful interference to the licenses user. Spectrum sensing done by a single node is highly affected by fading and shadowing. Thus, to overcome this, cooperative spectrum sensing was introduced. Currently, the advancements in multiple antennas have given a new dimension to cognitive radio research. In this paper, we propose a multiple energy detector for cooperative spectrum sensing schemes based on the evidence theory. Also, we propose a reporting mechanism for multiple energy detectors. With our proposed system, we show that a multiple energy detector using a cooperative spectrum sensing scheme based on evidence theory increases the reliability of the system, which ultimately increases the spectrum sensing and reduces the reporting time. Also in simulation results, we show the probability of error for the proposed system. Our simulation results show that our proposed system outperforms the conventional energy detector system.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.141-145
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• 2017

스펙트럼 센싱은 인지무선 (cognitive radio) 시스템을 동작시키기 위한 주요한 기법이며 인지무선 시스템을 통해 최근 주목받고 있는 무선에너지하비스팅 시스템에 에너지 하비스팅 효율을 개선할 수 있다. 최근 스펙트럼 센싱을 위한 다양한 기술이 연구되었는데, 그 중에서 가장 널리 쓰이고 있는 에너지 검출 (energy detection) 기술이 있다. 그러나 2차 유저 (secondary user; SU) 가 주파수 페이딩 (frequency fading) 및 쉐도잉 (shadowing)에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에, 에너지 검출은 실제 무선 통신에서 숨겨진 단말기 문제 (hidden terminal problem)를 갖는다. 협력 스펙트럼 센싱 (cooperative spectrum sensing)은 SU의 공간적 다양성을 이용하여 이 문제를 해결할 수 있습니다. 그러나 다중 보조를 처리하여 데이터를 증가시키는 문제가 있기 때문에 우리는 적응형 스펙트럼 센싱 알고리즘을 사용하는 시스템 모델을 제안하고 성능을 시뮬레이션 한다. 이 알고리즘은 기본 사용자 (primary user; PU)의 수신 신호의 신호 대 잡음비 (signal to Noise Ratio; SNR)에 따라 단일 에너지 검출과 협동 에너지 사이의 감지 방법을 선택하는 방법을 이용한다. 시뮬레이션 결과를 통해 적응형 스펙트럼 센싱이 인지무선 시스템에서 더 효율적이라는 것을 확인한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.2099-2106
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• 2006

본 논문은 가변의 감지영역을 갖는 무선 센서 네트워크에서 센서노드의 감지에너지 소비를 최소화하기 위한 노드의 위치를 결정하는 방법에 관하여 기술하였다. 감지에너지의 소비를 최소화하기 위해서는 이웃하는 노드들과의 중첩되는 감지면적이 최소화되어야 한다. 중첩영역을 최소로 하는 노드의 위치를 결정하기 위하여, 이웃하는 노드 사이의 감지영역과 전개각 및 각 노드의 감지반경을 이용하여 최적화 식을 유도하였다. 이를 기반으로 한 ASRC(adjustable sensing ranges control)에 의한 새로운 노드 위치방법을 제안하였다. 제 안한 방법은 기존의 조건에 의한 방법과는 달리 수학적 식에 근거하여 유도한 모델로서, 시뮬레이션을 통하여 감지에너지 소모에 대한 유효성을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권3호
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• pp.980-998
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• 2023

In Low Earth Orbit (LEO) satellite networks, satellites operate fast and the inter-satellite link change period is short. In order to sense the spectrum state in LEO satellite networks in real-time, a space-based satellite network intelligent spectrum sensing algorithm based on artificial neural network (ANN) is proposed, while Geosynchronous Earth Orbit (GEO) satellites are introduced to make fast and effective judgments on the spectrum state of LEO satellites by using their stronger arithmetic power. Firstly, the visibility constraints between LEO satellites and GEO satellites are analyzed to derive the inter-satellite link building matrix and complete the inter-satellite link situational awareness. Secondly, an ANN-based energy detection (ANN-ED) algorithm is proposed based on the traditional energy detection algorithm and artificial neural network. The ANN module is used to determine the spectrum state and optimize the traditional energy detection algorithm. GEO satellites are used to fuse the information sensed by LEO satellites and then give the spectrum decision, thereby realizing the inter-satellite spectrum state sensing. Finally, the sensing quality is evaluated by the analysis of sensing delay and sensing energy consumption. The simulation results show that our proposed algorithm has lower complexity, the sensing delay and sensing energy consumption compared with the traditional energy detection method.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.45-49
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• 2015

본 논문에서는 인지 통신의 스펙트럼 감지 기법에 에너지 하베스팅 기법을 적용하여 2차 송신단의 전력 소모 없이 스펙트럼을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 전력을 저장할 수 있는 방안을 제안하였다. 감지 및 수집 알고리즘은 에너지 하베스팅 기법으로 수집되는 전력량을 임계값과 비교하여 1차 네트워크의 스펙트럼 사용 유무를 판단하며 2차 송신단이 메시지를 전송하려는 경우, 1차 네트워크가 사용 중이라면 주파수를 변경하여 스펙트럼의 사용 유무를 판단하게 된다. 또한 전송하려는 메시지를 가지지 않는 경우, 지속적으로 전력을 수집하게 된다. 따라서 에너지 하베스팅 기법을 스펙트럼 감지 기법에 적용할 경우, 2차 네트워크의 전력이 낭비되는 문제점을 제거하고 전력을 충전하게 되므로 인지 네트워크의 활용도 및 효율성을 증가시킬 수 있다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.73-76
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• 2015

본 논문에서는 인지 통신의 스펙트럼 감지 기법에 에너지 하베스팅 기법을 적용하여 2차 송신단의 전력 소모없이 스펙트럼을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 전력을 저장할 수 있는 방안을 제안하였다. 에너지 하베스팅 방법을 통해 수집된 전력과 임계값을 비교하여 1차 네트워크의 스펙트럼 사용 유무를 판단한다. 2차 송신단이 메시지를 전송하려는 경우, 1차 네트워크가 사용 중이라면 주파수를 변경하여 스펙트럼의 사용 유무를 판단하게 된다. 또한 전송하려는 메시지를 가지지 않는 경우, 지속적으로 전력을 수집하게 된다. 따라서 2차 네트워크의 지속적인 스펙트럼 감지로 인한 전력 낭비를 제거할 수 있으므로 인지 기술의 활용도 및 효율성을 증가시킬 수 있다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제9권4호
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• pp.391-395
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• 2011

Cognitive radio (CR) technique is a useful tool for improving spectrum utilization by detecting and using the vacant frequency bands while avoiding interference to the primary user. The sensing performance in a CR network can be improved by allowing some CR users to perform cooperative spectrum sensing. In this paper, we propose a new sensing algorithm that utilizes an adaptive energy threshold for cooperative spectrum sensing in which a changeable energy threshold is adopted by the CR users for improving local sensing performance. Through the proposed scheme, the reliability of global decision can be enhanced mainly due to the improvement in local sensing performance.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권12호
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• pp.4600-4616
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• 2021

In cognitive radio networks where unlicensed secondary users opportunistically access to licensed spectrum unused by licensed primary users, spectrum sensing is one of the key issues in order to effectively use the frequency resource. For enhancing the sensing performance in energy detection-based spectrum sensing, spatial diversity based on multiple antennas is utilized. However, the sensing performance can be degraded when antennas are spatially correlated, resulting in inducing the harmful interference to primary users. To overcome this problem, in this paper, an advanced energy detector is proposed. In the proposed sensing method, a weight matrix based on the eigenvalues of the spatial channels without any prior information on the primary signals is defined and utilized. In numerical simulations, it is shown that the proposed detector outperforms the conventional detector with regard to false-alarm and detection probabilities when antenna are spatially correlated.